一种超大索群现场预应力张拉方法及张拉装置与流程

本发明属于钢结构施工中预应力索张拉领域，具体涉及一种超大索群现场预应力张拉方法及张拉装置。

背景技术：

1、预应力索结构形式复杂，种类繁多，安装难度大，其中拉索张拉是预应力索结构施工的关键技术。同时预应力索的张拉顺序、张拉批次、张力控制等施工工艺对建成后结构的变形和承载力有显著的影响。

2、通常的预应力索张拉方法有单级张拉、多级张拉等，这些方法都无法避免张拉过程中的索力损失。往往通过超张拉措施抵消索力损失，但这实际上降低了索力的安全储备，存在隐患风险。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种超大索群现场预应力张拉方法及张拉装置，解决了现有技术中超大索群预应力张拉施工过程中工期长、效率低的问题。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种超大索群现场预应力张拉方法，包括如下步骤：

4、步骤1、对大跨度索承桁架结构建造过程和结构中索群的张拉过程进行模拟分析和验算，确定各个张拉批次的控制索力和张拉终态的索力；同时，根据索力选取合适张拉设备；

5、步骤2、搭设支撑胎架，进行主结构及索体的安装，待主结构和索体安装完成后，拆除外围胎架；

6、步骤3、为所有索体安装张拉工装和千斤顶，并为每个张拉工装安装泵站；

7、步骤4、对所有的索体进行分批分级，依次按照索体长度从小到大的顺序进行张拉，张拉完成后，再依次按照索体长度从大到小的顺序进行张拉；

8、步骤5、当索力达到设计要求后完成张拉，拆除剩余胎架。

9、步骤4中对所有索体分批分级的具体过程如下：

10、将所有的索体根据索体长度分为短索、中索、长索三组；整个张拉过程分为二级六个阶段，每一组索体张拉为一个阶段，同一组索体同时张拉；二级张拉分别为，第一级依次按照短索、中索、长索的顺序进行三个阶段的张拉，第二级依次按照长索、中索、短索的顺序进行三个阶段的张拉。

11、第一级张拉将所有索体张拉至设计索力的70％,第二级张拉将所有索体张拉至设计索力的100％。

12、所述主结构由钢板剪力墙核心筒、桁架层和框架层组成，核心筒之间通过桁架层和框架层相连；桁架层位于大跨度结构下部，支撑上部的框架层；索体的安装随着主结构安装同步进行，当主结构施工到上索耳板所在楼层时，将索体两端分别安装到上、下索耳板上。

13、索体安装前，首先对预应力索进行编号，按照一组2根预应力索进行分组，每一根预应力索均配套设置1个泵站、1个张拉工装和1个千斤顶。

14、所有泵站通过1个总控制器连接，用于在张拉过程中，保持各预应力索同步张拉。

15、步骤1中采用有限元软件对大跨度索承桁架结构建造过程和结构中索群的张拉过程进行模拟分析和验算，首先，根据建筑结构设计分析计算，确定设计终态索力；然后，采用倒拆法对张拉过程进行模拟分析，确定分级张拉各阶段的控制索力；最后，根据索力选取合适张拉设备。

16、超大索群现场预应力张拉装置，包括套筒、张拉夹具、张拉牛腿、反力架、钢棒和千斤顶；套筒和张拉夹具拼合安装在预应力索上，张拉夹具上安装紧固螺栓，在预应力索靠近下索耳板的索端安装反力架，并通过两根装有千斤顶的钢棒与索耳板上的张拉牛腿连接；钢棒依次穿过张拉牛腿、张拉夹具和千斤顶，钢棒两端设置螺母。

17、还包括与预应力索连接的锚杯，张拉装置安装完成后，通过扭转索体中段的调节螺杆，对索体长度进行调节和对锚杯进行预紧。

18、预应力索的两端分别通过销轴与上索耳板、下索耳板连接。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、采用有限元分析方法确定了张拉终态的索力设计值和张拉控制索力，验证了分批分级先正序后逆序张拉方法的适用性，为实际施工提供指导。

21、2、根据计算索力设计张拉工装并选择相应的张拉设备；支撑胎架的选择和布设；经过有限元计算，保证了上部结构在安装过程中的稳定性和安全性。

22、3、通过控制所有油泵分批分级先正序后逆序张拉预应力索，提升了施工效率，大大减小了张拉过程中索力损失，从而减小张拉对已建成结构的影响，确保了主体结构投入使用后的可靠性。

技术特征：

1.一种超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：步骤4中对所有索体分批分级的具体过程如下：

3.根据权利要求2所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：第一级张拉将所有索体张拉至设计索力的70％,第二级张拉将所有索体张拉至设计索力的100％。

4.根据权利要求1所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：所述主结构由钢板剪力墙核心筒、桁架层和框架层组成，核心筒之间通过桁架层和框架层相连；桁架层位于大跨度结构下部，支撑上部的框架层；索体的安装随着主结构安装同步进行，当主结构施工到上索耳板所在楼层时，将索体两端分别安装到上、下索耳板上。

5.根据权利要求1所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：索体安装前，首先对预应力索进行编号，按照一组2根预应力索进行分组，每一根预应力索均配套设置1个泵站、1个张拉工装和1个千斤顶。

6.根据权利要求5所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：所有泵站通过1个总控制器连接，用于在张拉过程中，保持各预应力索同步张拉。

7.根据权利要求1所述的超大索群现场预应力张拉方法，其特征在于：步骤1中采用有限元软件对大跨度索承桁架结构建造过程和结构中索群的张拉过程进行模拟分析和验算，首先，根据建筑结构设计分析计算，确定设计终态索力；然后，采用倒拆法对张拉过程进行模拟分析，确定分级张拉各阶段的控制索力；最后，根据索力选取合适张拉设备。

8.超大索群现场预应力张拉装置，其特征在于：包括套筒、张拉夹具、张拉牛腿、反力架、钢棒和千斤顶；套筒和张拉夹具拼合安装在预应力索上，张拉夹具上安装紧固螺栓，在预应力索靠近下索耳板的索端安装反力架，并通过两根装有千斤顶的钢棒与索耳板上的张拉牛腿连接；钢棒依次穿过张拉牛腿、张拉夹具和千斤顶，钢棒两端设置螺母。

9.根据权利要求8所述的超大索群现场预应力张拉装置，其特征在于：还包括设置在预应力索中部的锚杯，张拉装置安装完成后，对锚杯进行预紧。

10.根据权利要求8所述的超大索群现场预应力张拉装置，其特征在于：预应力索的两端分别通过销轴与上索耳板、下索耳板连接。

技术总结
本发明公开了一种超大索群现场预应力张拉方法，首先，对大跨度索承桁架结构建造过程和结构中索群的张拉过程进行模拟分析和验算，确定各个张拉批次的控制索力和张拉终态的索力；同时，根据索力选取合适张拉设备；其次，搭设支撑胎架，进行主结构及索体的安装，待主结构和索体安装完成后，拆除外围胎架；然后，对所有的索体进行分批分级，依次按照索体长度从小到大的顺序进行张拉，张拉完成后，再依次按照索体长度从大到小的顺序进行张拉；当索力达到设计要求后完成张拉，拆除剩余胎架。通过分批分级先正序后逆序张拉预应力索，提升了施工效率，大大减小了张拉过程中索力损失，从而减小张拉对已建成结构的影响，确保了主体结构投入使用后的可靠性。

技术研发人员：石磊,韩宇,王勃,孙锦彪,孙凯
受保护的技术使用者：中冶（上海）钢结构科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19